CN216285676U - 磁共振信号接收装置及其所应用的磁共振成像系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种磁共振信号接收装置及其所应用的磁共振成像系统，所述磁共振信号接收装置包括接收器和多工器；所述接收器包括：线圈单元，用于接收磁共振信号；放大单元，与所述线圈单元连接，用于接收并放大所述磁共振信号以输出放大信号；混频单元，与所述放大单元连接，用于接收所述放大信号并将其与本振信号混频以输出中频信号；所述多工器分别连接多组所述接收器，用于接收所述中频信号并输出叠加信号。本申请有效降低接收机通道数量、降低生产成本、节约线缆、降低电路设计复杂度且提高接收机线圈到接收机链路的可维护性；并且通过射频开关单元的设计节约信道成本，减少接收机系统处理的数据量，提高谱仪系统的成像质量和效率。

Description

磁共振信号接收装置及其所应用的磁共振成像系统

技术领域

本申请涉及磁共振成像领域，特别是涉及一种磁共振信号接收装置及其所应用的磁共振成像系统。

背景技术

磁共振成像(MRI)是利用原子核在强磁场内发生共振产生的信号经图像重建的一种成像技术。它利用射频脉冲对置于磁场中含有自旋不为零的原子核进行激励，射频脉冲停止后，原子核进行弛豫，在其弛豫过程中用感应线圈采集信号，按一定的数学方法重建形成数学图像。磁共振成像提供的信息量远远大于医学影像学中的其他许多成像技术，因此在疾病诊断领域具有举足轻重的地位。

接收机作为磁共振成像技术中的重要一环，其性能是影响最终成像质量好坏的关键因素。随着临床应用对磁共振成像的要求越来越高，对系统的接收机通道数量的需求不断增加，而接收机通道数量的增加将导致系统的生产成本上升，不利于磁共振成像技术的推广使用，也增加了病患的经济负担。因此，亟需提出一种能满足磁共振成像的临床应用需求且能够降低接收机通道数量的技术方案。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请要提供一种磁共振信号接收装置及其所应用的磁共振成像系统，以解决现有技术中磁共振成像系统接收机通道数量多、成本高的技术问题。

为实现上述目的及其它相关目的，本申请第一方面提供一种磁共振信号接收装置，包括接收器和多工器；所述接收器包括：线圈单元，用于接收磁共振信号；放大单元，与所述线圈单元连接，用于接收并放大所述磁共振信号以输出放大信号；混频单元，与所述放大单元连接，用于接收所述放大信号并将其与本振信号混频以输出中频信号；所述多工器分别连接多组所述接收器，用于接收所述中频信号并输出叠加信号。

在本申请第一方面较佳的实施方式中，所述磁共振信号接收装置包括射频开关单元，其包括多个输入端和至少一个输出端；其中，所述射频开关单元的多个输入端对应连接多个所述放大单元，所述射频开关单元的输出端与所述混频单元连接，用于从多个所述放大单元中选择一路磁共振信号输出至所述混频单元。

在本申请第一方面较佳的实施方式中，所述接收器包括：第一接收器、第二接收器和第三接收器；所述多工器包括三工器；所述第一接收器、第二接收器和第三接收器通过各自的线圈单元接收磁共振信号，并经各自的放大单元的放大处理和混频单元的混频处理后，输出第一中频信号、第二中频信号和第三中频信号；所述三工器接收所述第一中频信号、第二中频信号和第三中频信号后叠加处理以获取所述叠加信号，并经一传输通道输出所述叠加信号至接收机系统。

在本申请第一方面较佳的实施方式中，所述接收器和所述多工器集成于一体。

在本申请第一方面较佳的实施方式中，各组所述混频单元接收不同频率的所述本振信号，对所述磁共振信号进行混频以输出不同频率的所述中频信号。

在本申请第一方面较佳的实施方式中，所述线圈单元包括：梯度线圈、匀场线圈、正交线圈、螺旋线圈或阵列线圈中的任一种或多种的组合。

在本申请第一方面较佳的实施方式中，所述线圈单元包括阵列线圈；所述阵列线圈包括相控阵线圈；所述相控阵线圈包括八通道相控阵线圈、十六通道相控阵线圈和三十二通道相控阵线圈中的任一种或多种的组合。

在本申请第一方面较佳的实施方式中，所述射频开关单元包括吸收式射频开关。

在本申请第一方面较佳的实施方式中，所述放大单元包括：光纤放大器。

为实现上述目的及其它相关目的，本申请第二方面提供一种磁共振成像系统，包括：前文所述的磁共振信号接收装置；接收机系统，与所述磁共振信号接收装置连接，接收并处理所述叠加信号。

如上所述，本申请涉及的磁共振信号接收装置及其所应用的磁共振成像系统，具有以下有益效果：通过线圈单元接收磁共振信号，并经放大单元和混频单元对信号进行处理，针对不同接收通道设计不同的混频通路，并经多工器将混频处理后的信号叠加输出，从而降低接收机通道数量、降低生产成本、节约线缆、降低电路设计复杂度且提高接收机线圈到接收机链路的可维护性；进一步地，在线圈单元和放大单元之间增加射频开关单元，进而基于系统的工作模式从所有线圈单元接收的磁共振信号中筛选部分信号进入后级电路进行混频处理，从而节约信道成本，减少接收机系统处理的数据量，提高谱仪系统的成像质量和效率；并且，放大单元、混频单元、射频开关单元等都集成于接收线圈上，大大提高了磁共振信号的信噪比。

附图说明

图1显示为本申请一实施例提出的一种磁共振信号接收装置的结构示意图。

图2显示为本申请一实施例提出的一种包含射频开关单元的磁共振信号接收装置的结构示意图。

图3显示为本申请一实施例提出的一种头线圈侧视图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本申请的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其它优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的的情况下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容能涵盖的范围内。下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本申请的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定。这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本申请。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“固持”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其它特征、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

本申请要提供一种磁共振信号接收装置及其所应用的磁共振成像系统，以解决现有技术中磁共振成像系统接收机通道数量多、制造成本高、电路设计复杂的技术问题。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，通过下述实施例并结合附图，对本申请实施例中的技术方案作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

如图1所示，本申请实施例提供一种磁共振信号接收装置的结构示意图，该磁共振信号接收装置包括接收器11和多工器12，接收器11包括线圈单元111、放大单元112和混频单元113。其中，线圈单元111用于接收磁共振信号；放大单元112与所述线圈单元111连接，用于接收并放大所述磁共振信号以输出放大信号；混频单元113与所述放大单元112连接，用于接收所述放大信号并将其与本振信号混频以输出中频信号。所述多工器12分别连接多组接收器11，用于接收所述中频信号并输出叠加信号。

可选的，线圈单元111包括但不限于：梯度线圈、匀场线圈、正交线圈、螺旋线圈或阵列线圈中的任一种或多种的组合。所述阵列线圈包括相控阵线圈；所述相控阵线圈包括八通道相控阵线圈、十六通道相控阵线圈和三十二通道相控阵线圈中的任一种或多种的组合。

放大单元112与所述线圈单元111连接。放大单元112即放大器，是能把输入信号的电压或功率放大的装置，由电子管或晶体管、电源变压器和其他电器元件组成。具体的，所述放大器为低噪声放大器(low noise amplifier，LNA)，以提高输出的信噪比。可选的，所述低噪声放大器可选用高精度集成运算放大器、高速型集成运算放大器、高输入阻抗集成运算放大器、低功耗集成运算放大器、宽频带集成运算放大器、高压型集成运算放大器、功率型集成运算放大器、光纤放大器等等。其中，优选光纤放大器，其具有实时、高增益、宽带、在线、低噪声、低损耗等优点。

混频单元113与所述放大单元112连接。混频单元113即混频器，可选的有加法混频器，或减法混频器，或三极管混频器，或二极管混频器，或有源混频器，或无源混频器，或斜率鉴频器，或相位鉴频器。

多工器12与多组接收器11连接，用于接收所述中频信号并输出叠加信号。具体的，多工器12可选的有三工器、四工器、五工器等非双工器的多工器中的任一种或多种的组合。所述多工器12通过将多组接收器的信号叠加输出以有效减少系统所需的接收机通道数量，降低生产成本。

进一步地，以三工器为例进行说明，三工器12与三组接收器11(第一接收器、第二接收器和第三接收器)连接。为减少接收机通道数量，三组接收器11的三个线圈单元111(element)接收到核磁共振信号后，将信号传输至放大单元112；放大单元112对接收的信号进行放大处理并输出放大信号；混频单元113接收放大信号并将其与从谱仪发送过来的三个不同频率的本振信号进行混频，进而产生三个不同频率的中频信号(第一中频信号、第二中频信号和第三中频信号)，然后三工器12接收所述第一中频信号、第二中频信号和第三中频信号后叠加处理以获取所述叠加信号，并经一传输通道输出所述叠加信号至接收机系统。通常的接收机系统是一个element对应一路接收机通道，本申请采用三工器使得三个element对应一路接收机通道，大大降低接收机通道数量，进而使线缆数量降低三倍，节约材料和安装空间，降低生产成本。需说明的是，本实施例并不用于限制多工器的类型，其还可以是四工器、五工器、六工器等其它多工器，具体可根据接收机通道数量的设计需求进行选择。

如图2所示，本申请另一实施例提供一种磁共振信号接收装置的结构示意图，本实施例中磁共振信号接收装置包括接收器11和多工器12，接收器11又包括线圈单元111、放大单元112、混频单元113和射频开关单元114。并且，每组接收器11中包括多个线圈单元111和对应的多个放大单元112，本实施例以每组接收器11中包括三个线圈单元111和三个放大单元112为例，对应地，射频开关单元114为三选一射频开关。

具体的，射频开关单元114包括多个输入端和至少一个输出端，其中，所述射频开关单元114的多个输入端对应连接多个所述放大单元112，所述射频开关单元114的输出端与所述混频单元113连接，用于从多个所述放大单元112中选择一路磁共振信号输出至所述混频单元113。如图2所示，接收线圈包括九个线圈单元element，分为三组分属于三组接收器，每组接收器的三个线圈单元element接收到核磁共振信号后，将信号输入放大器；三选一射频开关根据线圈系统模式的需要从线圈的三个element中(即三个放大器的输出信号中)选择一路输入混频器；混频器接收射频开关选择输入的放大信号，并接收从谱仪发送过来的三个不同频率的本振信号与所接收的放大信号进行混频，产生三个不同的中频信号，然后由一根同轴电缆接入到后端的接收机系统。通常的接收机系统是一个element对应的一路接收机通道，本实施例中根据线圈系统模式选择每组接收器中的多个element中的一路进入后级电路进行混频处理，从而大大提高线圈接收机的利用率，降低接收机通道数量，使线缆数量降低9倍。

可选的，射频开关单元包括但不限于吸收式射频开关和反射式射频开关，其中，吸收式射频开关驻波比好且低，反射式射频开关承受功率高。本实施例优选吸收式射频开关，以提高输出信号的质量，进而提高磁共振成像质量。

进一步地，本申请以头线圈为例对上述包含射频开关单元的磁共振信号接收装置进行说明。图3所示为一个头线圈的侧视图，展示了该线圈的十个线圈单元element(30、31、32、33、34、35、36、37、38、39)。在线圈系统工作于扫描头的正下方区域的工作模式下，线圈单元element34、35和36都能很好地采集到头部正下方的磁共振信号，但是这种线圈系统工作模式下，仅需element35所采集的磁共振信号就能进行后级信号处理成像，element34和element36所采集的信号不仅多余，还会加大系统的数据处理负担，降低成像质量和效率。因此，本申请通过引入射频开关单元，根据线圈系统的工作模式从多个线圈单元采集的磁共振信号中选择一路信号(如element34、35和36中选择element35所采集的磁共振信号)输入后级混频电路中进行混频处理。本实施方式可以有效节约信道成本、提高系统的信号处理效率，改善成像质量。进一步地，混频输出的信号通过后级的多工器(图3以三工器为例)叠加处理，进一步降低后级ADC(analog to digital converter，模拟数字转换器)处理的数据量，降低接收机通道数量和信道成本，节约线缆和安装空间。

在本实施例较佳的实施方式中，所述接收器和所述多工器集成于一体。具体的，所述磁共振信号接收装置中，将板卡安装在接收线圈上，即将低噪声放大器、混频器和多工器集成于一个电路板并安装在接收线圈上，从而大大提高了磁共振信号的信噪比。

本申请另一实施例提出一种磁共振成像系统，其包括前文提出的磁共振信号接收装置和接收机系统。具体的，所述磁共振信号接收装置包括接收器和多工器；所述接收器包括：线圈单元，用于接收磁共振信号；放大单元，与所述线圈单元连接，用于接收并放大所述磁共振信号以输出放大信号；混频单元，与所述放大单元连接，用于接收所述放大信号并将其与本振信号混频以输出中频信号；所述多工器分别连接多组所述接收器，用于接收所述中频信号并输出叠加信号。所述接收机系统接收所述叠加信号并对其进行处理以获取磁共振图像。

在本实施例较佳的实施方式中，所述磁共振成像系统还包括射频开关单元，其包括多个输入端和至少一个输出端；其中，所述射频开关单元的多个输入端对应连接多个所述放大单元，所述射频开关单元的输出端与所述混频单元连接，用于从多个所述放大单元中选择一路磁共振信号输出至所述混频单元。本实施例提出的磁共振成像系统与前文所述磁共振信号接收装置的实施方式类似，故此不再赘述。

综上所述，本申请提出的共振信号接收装置及其所应用的磁共振成像系统，通过线圈单元接收磁共振信号，并经放大单元和混频单元对信号进行处理，针对不同接收通道设计不同的混频通路，并经多工器将混频处理后的信号叠加输出，从而降低接收机通道数量、降低生产成本、节约线缆、降低电路设计复杂度且提高接收机线圈到接收机链路的可维护性；进一步地，在线圈单元和放大单元之间增加射频开关单元，进而基于系统的工作模式从所有线圈单元接收的磁共振信号中筛选部分信号进入后级电路进行混频处理，从而节约信道成本，减少接收机系统处理的数据量，提高谱仪系统的成像质量和效率；并且，放大单元、混频单元、射频开关单元等都集成于接收线圈上，大大提高了磁共振信号的信噪比。因此，本申请有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本申请的原理及其功效，而非用于限制本申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本申请的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种磁共振信号接收装置，其特征在于，包括接收器和多工器；所述接收器包括：

线圈单元，用于接收磁共振信号；

放大单元，与所述线圈单元连接，用于接收并放大所述磁共振信号以输出放大信号；

混频单元，与所述放大单元连接，用于接收所述放大信号并将其与本振信号混频以输出中频信号；

所述多工器分别连接多组所述接收器，用于接收所述中频信号并输出叠加信号。

2.根据权利要求1所述的磁共振信号接收装置，其特征在于，包括：

射频开关单元，其包括多个输入端和至少一个输出端；其中，所述射频开关单元的多个输入端对应连接多个所述放大单元，所述射频开关单元的输出端与所述混频单元连接，用于从多个所述放大单元中选择一路磁共振信号输出至所述混频单元。

3.根据权利要求1所述的磁共振信号接收装置，其特征在于，所述接收器包括：第一接收器、第二接收器和第三接收器；所述多工器包括三工器；

所述第一接收器、第二接收器和第三接收器通过各自的线圈单元接收磁共振信号，并经各自的放大单元的放大处理和混频单元的混频处理后，输出第一中频信号、第二中频信号和第三中频信号；

所述三工器接收所述第一中频信号、第二中频信号和第三中频信号后叠加处理以获取所述叠加信号，并经一传输通道输出所述叠加信号至接收机系统。

4.根据权利要求1所述的磁共振信号接收装置，其特征在于，所述接收器和所述多工器集成于一体。

5.根据权利要求1所述的磁共振信号接收装置，其特征在于，各组所述混频单元接收不同频率的所述本振信号，对所述磁共振信号进行混频以输出不同频率的所述中频信号。

6.根据权利要求1所述的磁共振信号接收装置，其特征在于，所述线圈单元包括：梯度线圈、匀场线圈、正交线圈、螺旋线圈或阵列线圈中的任一种或多种的组合。

7.根据权利要求6所述的磁共振信号接收装置，其特征在于，所述线圈单元包括阵列线圈；所述阵列线圈包括相控阵线圈；所述相控阵线圈包括八通道相控阵线圈、十六通道相控阵线圈和三十二通道相控阵线圈中的任一种或多种的组合。

8.根据权利要求2所述的磁共振信号接收装置，其特征在于，所述射频开关单元包括吸收式射频开关。

9.根据权利要求1所述的磁共振信号接收装置，其特征在于，所述放大单元包括：光纤放大器。

10.一种磁共振成像系统，其特征在于，包括：

权利要求1～9中任一项所述的磁共振信号接收装置；

接收机系统，与所述磁共振信号接收装置连接，接收并处理所述叠加信号。

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